未来先进航空发动机燃烧室的发展趋势，对于专用发动机而言是高温升乃至超高温升燃烧，对于普通发动机则是低污染燃烧。在低污染燃烧室和高温升燃烧室中广泛采用组合式空气雾化喷嘴，大量的空气从燃烧室头部进入，即用于燃烧的空气量增加，头部参考速度增加，火焰的稳定性变差。未来航空发动机燃烧室倾向于采用贫油预混燃油雾化技术，燃烧前油气混合均匀程度决定污染物排放性能，同时影响发动机慢车贫油熄火性能。在燃烧稳定性上寻求突破，需要新的燃烧组织方法，即燃烧室头部空气流场、燃油雾化、掺混和蒸发。其中燃烧室头部低速区、燃油空间分布和液滴直径尺寸及空间分布是发动机点火和贫油熄火性能的决定因素。先进发动机燃烧室的研发，无论是低污染燃烧室还是高温升燃烧室都需要燃油喷嘴在设计上寻求改进，目前对燃油雾化机理的认识和雾化模型还不足以支撑多级旋流空气雾化喷嘴的设计。

　　基于发动机燃烧室的现状和研发的需要，中国科学院工程热物理研究所燃气轮机实验室首先建立了先进的雾化特性平面激光成像测试平台，利用平面激光成像技术对空气雾化喷嘴的雾化特性展开研究，包括旋流器下游流场、燃油空间分布和液滴直径及尺寸分布，研究了空燃比、旋流空气速度和初始雾化效果等对雾化特性的影响，从雾化特性上分析不同实验参数时点火和贫油熄火性能的影响因素和机制，为燃烧室头部流场设计和发动机状态参数选择提供指导。

　　经过研究团队的辛勤工作，近期主要取得了以下几个方面的成果：1.建立了发动机燃烧室中液滴空间分布测量误差校正方法，提高了液滴空间分布的测量精度，并进行了实验验证。2.液滴和旋流空气相互作用机理。从液滴速度方面分析，一级旋流空气和初始喷雾锥角共同决定初始雾化液滴能否在文氏管内壁上形成液膜，从而影响液滴和二级旋流空气的跟随程度，二级旋流空气速度对液滴速度起主导作用。从燃油分布特性方面分析，一级旋流空气具有扩大离心喷嘴雾锥尺寸的作用，二级旋流空气一方面通过带动液滴运动影响液滴空间分布，另外一方面是通过形成回流区产生的逆压梯度影响液滴空间分布。从液滴平均粒径方面分析，初始雾化的液滴能否在文氏管内壁上形成液膜和两级旋流空气的剪切力共同影响二次雾化效果；3.建立了空气雾化喷嘴模化试验方法，基于液滴粒径对不同无量纲参数的敏感性分析，进行空气雾化喷嘴雾化特性模化实验时应保持We数不变。

　　 相关研究成果已发表在燃气轮机领域杂志：Transactions of the ASME，Journal of Engineering for Gas Turbines and Power。这些研究成果已成功用于发动机燃烧室设计、喷嘴雾化质量检测和筛选，很好地结合了基础研究和工程应用。

图1 雾锥瞬态图像

图2 旋流空气压差对液滴空间分布的影响